トーションバー・スプリング

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トーションバー(torsion bar) とは金属棒を捻る時の反発力を利用したばねの一種である。日本語で、「ねじり棒ばね」とも呼ばれる。

概要[編集]

コイルスプリングに比べ、同じ重量で保存(吸収)できるエネルギーが大きいため、軽量に作ることが出来る。また、まっすぐで細いためスペース効率も高い。多くは中実の鋼棒であるが、中空(鋼管)のものもある。

用途[編集]

車両用サスペンションスプリングとしては、他のばねに比べ、支える荷重が大きい場合でもばね自体の重量増加が少ないため、特に戦車トラックトレーラー(被牽引車)などで多用されている。

自動車での左右非対称の例。
左右でホイールベースも異なる。

スウィングアクスルダブルウィッシュボーンとは縦置きで、トレーリングアームとは横置きでそれぞれ組み合わされる。自動車の後輪や履帯用では横置きされた複数のトーションバーの干渉を防ぐため、左右の構造が非対称となる場合がある。

一般的な自動車では、サスペンションスプリングやスタビライザーとしてのほか、セダントランクリッド、ピックアップトラックライトバンハッチバックのドロップゲート(荷台後部のあおり、バンやハッチバックでは上下分割式バックドアの下側。)のヘルパースプリングなどにも用いられている。

スムーズな動作のためには、アームのピボットとトーションバーの中心とを一致させ、「ねじりモーメント」以外がかからないようにするのが通常の設計であるが、フォードのピックアップトラックとSUVのフロントや、PSA・プジョーシトロエンでのリアのように、両者がずれているため先端が円運動を起こし、トーションバーに「曲げモーメント」が発生するものもある。

また、プリロードの調整が容易で、ほとんどの場合、根元に嵌合固定されているカムの位置を回転させるだけで簡単に車高を調節することができる。車種によっては油気圧油圧式のハイトコントロールが組み合わされたものもある。

日本では、戦後富士重工スバル・360にトーションバー・スプリングを採用する際、冶金技術で苦労したと伝えられている。同社ではその後のスバル・1000にも採用しているが、リアは左右非対称となる「横置き2本使い」を嫌い、「横置き1本+補助コイルスプリング」としている。これは、元航空機メーカーとして左右の対称性を重視するスバルらしさの現れでもある。

モータースポーツ用においては、ロータス・72や1989年から1991年のフェラーリF1などで用いられた。F1では1990年代後半から広く採用されるようになり、従来のコイルスプリング式に代わって主流になっている。過去にはホンダ・RA301のエンジンのように、バルブスプリングにトーションバーを採用した例もある。

戦車用としては、1934年に登場したスウェーデンのAB ランズヴェルク製L-60軽戦車に用いられたのが最初の例であると考えられる(ライセンス生産版のトルディも参照)。その後ドイツソ連では比較的早く、1930年代末から量産車両に用いられた。当時の事例としてはフォルクスワーゲンビートルキューベルワーゲントランスポーターを挙げることができる。

日本では、帝国陸軍に委託された東北帝国大学(現東北大学)市原通敏博士らによってトーションバーを軍用装軌車輌に用いる研究が行われたが、1943年に試作トーションバーサスペンションを装着した九八式六屯牽引車(ロケ車)を市原博士自ら搭乗して走行試験を行っていた最中、転落事故死してしまい、戦時中の研究は停滞していまう。その後も三菱重工では博士の研究成果を元に研究が続けられ、戦後には欧米のトーションバーの研究論文や試験検証法も取り入れられた。それらの成果を元に、戦後陸上自衛隊の発足に合わせて1956年に試作されたSS(試製56式自走105mm無反動砲。60式自走106mm無反動砲の試作車)や、同年に試作されたSTA(61式戦車の試作車)、1957年に試作されたSU(試製56式装甲車。60式装甲車の試作車)でトーションバーサスペンションは一挙に採用、実用化された。

戦車などの履帯用も、形式上は「トレーリングアーム式サスペンション+トーションバー・スプリング」であるが、慣例からそれらを「トーションバーサスペンション」、油気圧併用のものを「ハイブリッドサスペンション」と呼ぶことが多い。

一方、生産コストを抑えた前輪駆動車の後輪に多く見られる「トーションビーム式サスペンション」は、左右のハブをつなぐ(ビーム)を捻れ・撓み(トーション)に対応させた構造としたもので、これのみでは荷重を受けるばねとしては働かない。そのため、別途ばねを組み合わせる必要があり、一般的にはコイルスプリングが用いられている。

枕バネに2組のトーションバー・スプリングを用いたSIG-T台車

少数ながら鉄道車両の台車枕バネに使用された例もある。スイスSIGSchweizerische Industrie Gesellschaft)が開発した通称SIG台車と呼ばれるものがそれで、2本のトーションバー・スプリングが枕木方向に配置されている。日本では日本車両がこれを手がけ、遠州鉄道30形広島電鉄2000形名鉄2代目3700系電車(モ3721で試用)の各車に採用された。

参考文献[編集]

  • 『戦後日本の戦車開発史』 林磐男 著